恒温恒湿环境试验箱

恒温恒湿环境试验箱

一、 核心工作原理

其工作基于一个闭环反馈控制系统，主要由加热、制冷、加湿和除湿四大系统协同完成。

1. 温度控制：

• 加热： 通过内置的电阻丝加热器，对循环气流进行加热。

• 制冷： 核心是压缩机制冷系统（通常采用法国“泰康"或德国“比泽尔"等品牌压缩机）。制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收箱内空气的热量，从而达到降温目的。对于低温低湿工况，制冷系统也是除湿的关键。

• 控制： 温度传感器（如铂电阻PT100）实时监测箱内温度，并将信号传递给控制器。控制器通过PID（比例-积分-微分）算法，精确控制加热器的输出功率或压缩机的运行状态，使温度稳定在设定值。

2. 湿度控制：

• 加湿： 一般采用浅槽式蒸发加湿或锅炉蒸汽加湿。浅槽式是通过加热体对水盘中的水进行加热，产生纯净的水蒸气，由气流带入箱内。这种方式加湿速度快，控制精确。

• 除湿： 主要采用制冷除湿法。当需要低湿度时，系统启动制冷，使蒸发器（表冷器）表面温度降低到箱内空气的露点温度以下。当潮湿空气流过冰冷的蒸发器时，水蒸气会冷凝成水珠附着在表面，并排出箱外，从而降低空气的含湿量。

二、 主要组成部分

一台标准的恒温恒湿箱通常由以下几个核心部分构成：

1. 箱体结构：

• 外壳： 通常采用优质冷轧钢板，表面喷塑处理，防锈美观。

• 内胆： 采用SUS304不锈钢板，耐腐蚀、耐高温、易于清洁。

• 保温层： 填充高密度聚氨酯泡沫或超细玻璃棉，确保良好的隔热性能，节约能源并保证温度均匀性。

2. 控制系统：

• 大脑 部分。现代设备多采用彩色触摸屏PLC控制器（如日本“欧姆龙"或韩国“三元"品牌）。界面友好，可编程复杂的温湿度曲线，并具备数据记录和USB导出功能。

3. 制冷系统：

• 心脏 部分。包括压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置（毛细管或膨胀阀）等。大型设备可能采用复叠式制冷系统以达到更低的温度。

4. 加热/加湿系统：

• 加热器： 镍铬合金电热丝。

• 加湿器： 如前所述的浅槽式或蒸汽式加湿器，配备水位自动控制系统。

5. 空气循环系统：

• 由耐温防潮电机和多翼式离心风叶组成，强制使箱内空气流动，确保工作空间的温湿度均匀稳定。

6. 传感器：

• 温度传感器： 铂电阻（PT100）。

• 湿度传感器： 主流采用干湿球法或电容式高分子薄膜湿度传感器。后者精度高、响应快，是现代设备的主流选择。

三、 主要功能与应用领域

主要功能：

• 恒定高温、恒定低温测试

• 恒定湿热、恒定干热测试

• 温湿度循环测试（如：高低温交变湿热试验）

• 高温高湿测试（双85测试：85°C/85%RH）

• 低温低湿测试

• 结露试验

广泛应用领域：

• 汽车电子： 测试车载导航、传感器、电池等在高低温气候下的工作可靠性。

• 消费电子： 手机、电脑、家电等产品的寿命测试和环境适应性测试。

• 半导体与元器件： IC、PCB、电容、电阻等的质量检验。

• 航空航天： 模拟高空、太空等特殊环境的温湿度条件。

• 光电与新能源： 光伏组件、锂电池的性能与老化测试。

• 医药与生物： 药品、试剂的稳定性试验和储存条件模拟。

• 化工与材料： 塑料、橡胶、涂料、胶粘剂等材料的老化、耐腐蚀性测试。

四、 关键性能与技术参数

在选择设备时，需要关注以下核心参数：

1. 温度范围： 如 -70°C ~ +150°C（常见范围），-40°C ~ +150°C（经济范围）。

2. 湿度范围： 通常为 20% ~ 98% RH（注意，湿度和温度是联动的，例如在低温下无法实现高湿度）。

3. 控制精度： 温度波动度通常为 ±0.5°C，湿度波动度为 ±2.5% RH。

4. 均匀度： 箱内各点温度、湿度的差异程度，是衡量设备性能的关键指标。通常温度均匀度要求 ≤±2°C，湿度均匀度 ≤±3% RH。

5. 升降温速率： 线性升降温（如 1°C/min, 3°C/min）或非线性。快速温变箱的速率可达 10°C/min 以上。

6. 工作室尺寸： 根据被测产品的大小和数量选择。

五、 安全操作与注意事项

• 安全： 设备必须可靠接地。

• 规范操作： 禁止测试易燃、易爆、易挥发性物质及强腐蚀品。

• 定期维护：

• 定期清洁箱体，保持通风口畅通。

• 定期检查压缩机、风机运行状态。

• 使用蒸馏水或去离子水进行加湿，防止水垢堵塞管路和污染传感器。

• 长期不使用时，应排干水箱积水，并定期通电运行，以延长设备寿命。

• 个人防护： 高温或低温测试时，开门需特别小心，防止烫伤或冻伤。

总结：

恒温恒湿环境试验箱是现代工业产品质量与可靠性工程中的关键设备。它通过精确模拟各种温湿度环境，帮助工程师提前发现产品缺陷、验证设计、优化工艺，从而提升产品竞争力，降低市场风险。在选择时，应紧密结合自身测试需求、预算和对设备性能的要求，选择适合的型号和品牌。